Táticas de ataque a protocolos quânticos de distribuição de chaves criptográficas utilizando estratégias de discriminação de estados
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
José Geraldo Peixoto de Faria
Gabriel de Morais Coutinho
Gabriel de Morais Coutinho
Resumo
Os postulados da mecânica quântica geram condições que garantem a segurança dos protocolos quânticos de distribuição de chaves criptográficas (QKD), essenciais à criptografia quântica. Uma espiã que deseje interceptar a construção da chave em um protocolo de QKD não poderá discriminar entre dois ou mais estados quânticos com certeza absoluta caso os mesmos sejam não-ortogonais e, além disso, ela não poderá clonar este estado. Essas limitações físicas fazem com que a espiã busque por outras formas de ataque aos protocolos. Diferentes estratégias de discriminação de estados foram criadas e elas podem ser aplicadas para a espionagem em QKD. Tais estratégias atendem aos objetivos de quem as utiliza, como minimizar a probabilidade média de erro ou obter a maior confiança possível na identificação de um estado. Todas elas, porém, não são capazes de identificar um estado perfeitamente e isso fará com que, quando utilizadas com o intuito de espionar, surjam incompatibilidades nas chaves criadas. Os propósitos desse trabalho são dois: primeiramente, estudar a aplicação da discriminação de estados quânticos em ataques a dois protocolos de QKD, sendo eles o B92 e o PBC00; em segundo lugar, analisar a taxa de erro que as diferentes estratégias introduzem nas chaves criptográficas. Considerando ataques de interceptação-reenvio, mostra-se quais estratégias são mais vantajosas para a espiã permanecer indetectável e quais medidas os comunicadores podem utilizar para se defenderem
Abstract
The postulates of quantum mechanics generates conditions that garantee the security of quantum key distribution (QKD) protocols, essencials to quantum cryptography. A spy that wishes to intercept the construction of a key in a QKD protocol will not be able to discriminate between two or more quantum states with certainty if they are non-orthogonal and, besides that, she will not be able to clone the states. These physical limitations compel the spy to search for different ways of attacking the protocols. Several state-discrimination strategies were created and they can be applied in the spying of QKD. Each strategy has its own purpose that fits the necessity of whom is using them, like the minimzation of the average probability of error or to attain the the maximum confidence possible in the identification of a state. All of them, however, are not capable of perfectly identifying a state and, accordingly, when they are used as tools for spying, they will create mismatches between the keys created by the protocols. The goals of this work are twofold: firstly, study the attack of QKD protocols, as the B92 and the PBC00, using discrimination of quantum states; secondly, analyze the error rate that different strategies introduce to the keys. Considering intercept-resend attacks, one shows which strategies are more advantageous to the spy so she can remain undetected and how the users of the protocol can defend themselves
Assunto
Criptografia quântica, Mecânica quântica, Informação quântica
Palavras-chave
distribuição quântica de chaves criptográficas, Mecânica quântica, informação quântica, discriminação de estados, criptografia quântica